2025水电站运行试题及答案

2025水电站运行试题及答案1.单项选择题（每题1分，共20分）1.1水轮机空化系数σ的定义是A.(P_atm－P_v)/(ρgH)B.(P_atm－P_v)/(0.5ρv²)C.(P_v－P_atm)/(ρgH)D.(P_atm－P_v)/(ρgH_rated)答案：A1.2混流式水轮机在50%负荷时效率下降的主要原因是A.转轮进口冲角增大B.尾水管涡带诱发压力脉动C.导叶开度不足D.蜗壳流速过高答案：B1.3发电机失磁后，机组转速变化趋势为A.持续上升直至飞逸B.先升后降至新平衡点C.立即下降D.不变答案：B1.4水电站日调节池的调节系数一般取A.0.05～0.10B.0.10～0.30C.0.30～0.50D.0.50～0.70答案：B1.5下列保护中，动作后直接跳灭磁开关的是A.过电压保护B.失磁保护C.逆功率保护D.定子接地保护答案：B1.6调速器永态转差系数bp设为4%，则机组孤网运行时频率偏差为额定值的A.0.04p.u.B.0.02p.u.C.0.01p.u.D.0.00p.u.答案：A1.7尾水管压力脉动主频f与转轮出口圆周速度u₂的关系近似为A.f≈u₂/(2πD₂)B.f≈u₂/(4D₂)C.f≈u₂/D₂D.f≈2u₂/D₂答案：A1.8变压器冷却器全停后，允许继续运行时间不超过A.10minB.20minC.30minD.60min答案：C1.9水电厂6kV母线单相接地电容电流为15A，应装设A.高阻接地B.消弧线圈C.小电阻接地D.不接地答案：B1.10在《水轮机运行规程》中，轴承温度报警值通常比正常运行值高A.5℃B.10℃C.15℃D.20℃答案：B1.11机组A级检修后首次启动应做A.空载扰动试验B.甩负荷试验C.过速试验D.低油压试验答案：A1.12水轮机模型效率91%，原型效率修正值一般取A.0.5%B.1.0%C.1.5%D.2.0%答案：B1.13发电机不对称运行负序电流I₂不得超过额定电流的A.5%B.8%C.10%D.15%答案：C1.14调速器测频信号取自PT二次侧，PT断线时调速器将A.自动切手动B.维持原开度C.紧急停机D.切换至频率给定答案：A1.15水电厂厂用电系统备用电源自投时间不应超过A.0.5sB.1.0sC.1.5sD.2.0s答案：B1.16水轮机比转速n_s单位是A.m·kWB.m·kW^(0.5)C.m·kW^(0.75)D.kW·m答案：B1.17机组转动部分飞逸时间常数T_a与GD²关系为A.T_a∝GD²B.T_a∝1/GD²C.T_a∝sqrt(GD²)D.T_a与GD²无关答案：A1.18水电站在电力系统中承担峰荷时，其日利用小时数一般为A.4～6hB.8～10hC.12～14hD.16～18h答案：A1.19发电机转子绕组绝缘等级为F级，允许温升按B级使用时为A.80KB.90KC.100KD.110K答案：A1.20水电厂计算机监控系统SOE分辨率不应低于A.1msB.2msC.5msD.10ms答案：A2.多项选择题（每题2分，共20分；多选少选均不得分）2.1下列属于水轮机过渡过程的有A.启动B.甩负荷C.飞逸D.调相E.停机答案：ABCE2.2调速器PID参数包括A.KpB.KiC.KdD.bpE.bt答案：ABC2.3发电机定子绕组故障类型有A.匝间短路B.相间短路C.单相接地D.转子一点接地E.铁心烧损答案：ABC2.4水电厂直流系统负荷包括A.断路器合闸C.保护装置D.事故照明E.冷却油泵答案：ABCD2.5下列措施可降低水轮机空化A.增大吸出高度B.减小转轮出口直径C.采用抗空化材料D.提高运行水头E.优化转轮翼型答案：ACE2.6变压器差动保护不平衡电流产生原因有A.变比误差B.分接头调整C.CT饱和D.励磁涌流E.过励磁答案：ABCD2.7机组轴承温度突升可能原因A.冷却水中断B.油质劣化C.轴电流增大D.负荷突增E.轴承松动答案：ABCE2.8水电厂经济运行的约束条件包括A.上游水位限制B.下游生态流量C.机组振动区D.电网负荷需求E.输电断面极限答案：ABCDE2.9下列属于水电厂一次设备的有A.发电机断路器B.主变压器C.调速器电柜D.高压电缆E.励磁变压器答案：ABDE2.10水电厂监控系统站控层设备包括A.操作员站B.工程师站C.远动工作站D.现地LCUE.历史服务器答案：ABCE3.填空题（每空1分，共20分）3.1水轮机额定水头H_r=120m，额定流量Q_r=250m³/s，则额定出力P_r≈________MW。（取g=9.81m/s²，η=0.92）答案：2713.2发电机额定容量S=300MVA，功率因数cosφ=0.9，则额定有功P=________MW。答案：2703.3某电站安装4台机组，单机调相容量为60Mvar，则全厂调相容量为________Mvar。答案：2403.4调速器接力器全行程关闭时间T_c=6s，则折向器关闭时间一般取________s。答案：2～33.5变压器短路阻抗U_k%=10.5，则其短路电抗X_T≈________Ω（S_N=180MVA，U_N=220kV）。答案：28.43.6水轮机比转速n_s=200m·kW^(0.5)，若H=100m，则最优转速n≈________r/min。答案：2733.7发电机飞轮力矩GD²=45000t·m²，额定转速n=125r/min，则惯性时间常数T_a≈________s。答案：8.93.86kV系统单相接地电容电流I_c=18A，消弧线圈补偿度K=1.1，则线圈电感电流I_L=________A。答案：19.83.9水电厂年利用小时数T=4200h，装机容量1200MW，则年发电量E≈________亿kWh。答案：50.43.10主变高压侧CT变比1200/5，二次额定电流I_2N=________A。答案：53.11水轮机吸出高度H_s=3.5m，表明转轮中心线位于下游水位________m。答案：以下3.53.12发电机出口断路器额定开断电流50kA，短路容量S_sc≈________MVA（U_N=18kV）。答案：15593.13调速器测频精度±0.003Hz，对应转速偏差±________r/min（f_N=50Hz，n_N=300r/min）。答案：±0.0183.14水电厂备用容量占系统最大负荷的________%。答案：15～203.15变压器油中溶解气体分析注意值：总烃________μL/L。答案：1503.16机组轴承润滑油牌号LTSA46，其运动粘度(40℃)为________mm²/s。答案：463.17水电厂计算机监控系统网络冗余切换时间≤________ms。答案：1003.18水轮机蜗壳进口最大压力升高率限制值一般为________%。答案：303.19发电机定子铁心温升限值(空气冷却)为________K。答案：753.20水电厂防洪限制水位对应库容为________库容。答案：结合4.判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）4.1水轮机最优效率点即为无空化运行点。答案：×4.2发电机失磁保护动作后应立即跳主变高压侧断路器。答案：√4.3调速器永态转差系数bp越大，机组调差能力越强。答案：×4.4水电厂黑启动时首先启动的是柴油发电机组。答案：√4.5变压器轻瓦斯动作说明内部存在严重短路。答案：×4.6水轮机飞逸转速与导叶开度成正比。答案：√4.7发电机不对称运行允许时间随负序电流增大而缩短。答案：√4.8水电厂日调节池越小，调峰能力越强。答案：×4.9励磁系统强励倍数越高，系统暂态稳定极限越大。答案：√4.10水电厂监控系统LCU与保护装置共用同一通信总线。答案：×5.简答题（每题5分，共30分）5.1简述水轮机“S”特性对水电站运行的危害及抑制措施。答案：危害：在低负荷、低水头区出现流量多值性，导致机组运行不稳定、功率摆动、管道压力脉动。抑制：优化转轮设计，采用变转速或变桨调节，设置尾水管补气，避开“S”区运行。5.2写出发电机并列条件并说明非同期并列的后果。答案：条件：电压相等、频率相等、相位一致、相序相同。后果：产生巨大冲击电流，损坏定子绕组端部、轴系扭曲，甚至烧毁断路器。5.3说明调速器人工频率死区的作用及设定原则。答案：作用：防止电网频率微小波动引起导叶频繁调节，减少机械磨损。设定：一般为±0.03～0.05Hz，需兼顾一次调频响应与机械寿命。5.4列举三种水电厂典型水力干扰现象并给出运行对策。答案：1.涡带压力脉动——避开30%～70%负荷区或补气；2.水锤——合理设置导叶关闭规律；3.尾水管共振——调整水位、改变运行工况。5.5简述变压器油纸绝缘老化判据“糠醛”法的原理与注意值。答案：绝缘纸老化生成糠醛溶于油，高效液相色谱测其浓度。注意值：0.5mg/L提示老化，1.0mg/L需跟踪，2.0mg/L建议吊检。5.6说明水电厂黑启动试验步骤及成功判据。答案：步骤：断外来电源→启动柴油机组→倒送厂用电→启动第一台机组零升压→同期并网→带厂用电及线路充电。判据：电压频率稳定、无保护误动、30min内完成。6.计算题（共30分）6.1某混流式水轮机H_r=140m，Q_r=300m³/s，η_r=0.91，n_r=200r/min。求：(1)额定出力P_r；(2)比转速n_s；(3)若模型效率90%，原型效率修正值Δη=1%，验证是否匹配。（10分）答案：(1)P_r=9.81×140×300×0.91/1000=375MW(2)n_s=200×sqrt(375000)/140^(5/4)=205m·kW^0.5(3)原型效率91%≈模型90%+1%，匹配。6.2单机容量350MW，cosφ=0.9，X_d’’=0.2p.u.，经220kV线路送出，线路长60km，x_1=0.4Ω/km。系统短路容量S_sc=8000MVA。求：机端三相短路电流周期分量初始值I’’。（10分）答案：发电机X_g=0.2×(350/0.9)/350=0.222p.u.线路X_L=0.4×60×350/(0.9×220²)=0.195p.u.系统X_s=350/(0.9×8000)=0.049p.u.总电抗X_Σ=0.222+0.195+0.049=0.466p.u.I’’=1/0.466=2.146p.u.→I_B=350/(0.9×sqrt(3)×220)=1.02kAI’’=2.146×1.02=2.19kA6.3日调节电站最大毛水头110m，最小90m，水库库容V=2×10⁷m³，下游生态流量50m³/s。若日负荷曲线要求晚高峰19:0022:00发电300MW，其余时段停机，求：可连续调峰天数。（忽略水头损失，η=0.9，cosφ=1）（10分）答案：平均水头H=(110+90)/2=100m需流量Q=P/(9.81ηH)=300/(9.81×0.9×100)=340m³/s3h需水量W=340×3×3600=3.67×10⁶m³扣除生态水量50×21×3600=3.78×10⁶m³日净耗水3.67+3.78=7.45×10⁶m³天数N=2×10⁷/7.45×10⁶=2.68→取2天7.综合分析题（共20分）7.1某径流式电站装机3×100MW，H_r=80m，无调节库容。某日上游突发洪水，入库流量由300m³/s骤增至900m³/s，下游水位抬高5m，导致毛水头降至70m。运行人员未及时调整，机组仍带满负荷。问题：(1)指出运行风险；(2)给